機械制造裝備設(shè)計重要知識點復(fù)習(xí)

1、機械制造裝備設(shè)計重要內(nèi)容小結(jié)第一章 緒論一、常見先進制造體系縮寫：縮短生產(chǎn)周期（T）、提咼產(chǎn)品質(zhì)量（Q）、降低產(chǎn)品陳本（C）、改善服務(wù)質(zhì)量（S）、計算機輔助設(shè)計（ 規(guī)劃（ MRP-II ）、成組技術(shù)（ 二、機械制造裝備的功能：CAD、計算機輔助制造（CAM、計算機輔助工藝規(guī)劃（CAPP、制造資源 （GT ）、并行工程（CE）、柔性制造系統(tǒng)（FMS ）、全面質(zhì)量管理體系（TQC）1、 一般功能要求（a:加工精度的要求 幾何、傳動、運動、定位、低速運動平穩(wěn)性b:強度、剛度和抗震性 的要求c:加工穩(wěn)定性的要求 d：耐用度的要求 e：技術(shù)經(jīng)濟的要求）2、 柔性化（產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能柔性化）3、精密化4、自

2、動化5、機電一體化（將機械技術(shù)與微電子、傳感檢測、信息處理、自動控制和電力電子有機組成的最佳技術(shù) 系統(tǒng)）6、節(jié)材7、符合工業(yè)工程要求8、符合綠色環(huán)保要求三、機械制造裝備分類一、加工裝備1、金屬切削機床（通用、專用、專門化機床）2、特種加工機床a：電加工機床（加工硬的導(dǎo)電金屬）b：超聲波加工機床（加工特硬材料，如：石英、陶瓷、玻璃等）c：激光加工d：電子束加工e：離子束加工f :水射流加工3、鍛壓機床（加工方法有手工、自由、胎膜、模型和特種鍛造，根據(jù)溫度有熱鍛、溫鍛和冷鍛） 二、工藝裝備1 、刀具2、模具（粉末冶金、塑料、壓鑄、冷沖、鍛壓模具等）3、量具4、夾具（用于定位和夾緊的工藝裝備，保證零

3、件加工時的定位精度、被加工面之間的相對精度等） 三、倉儲傳送設(shè)備1 、倉儲2、物料傳送裝置3、機床上下料裝置四、輔助裝置：清洗和排削裝置等第二章 機械制造裝備設(shè)計方法一、機械制造裝備設(shè)計的分類1 、創(chuàng)新設(shè)計（產(chǎn)品規(guī)劃方案設(shè)計技術(shù)設(shè)計工藝設(shè)計）2、變型設(shè)計（通過改變或更換部分部件或結(jié)構(gòu)）3、模塊化設(shè)計（選擇適當(dāng)?shù)墓δ苣K，直接拼裝成“組合產(chǎn)品”）二、機械制造裝備設(shè)計的典型步驟1、產(chǎn)品規(guī)劃（需求分析調(diào)查 市場調(diào)查、技術(shù)調(diào)研、社會調(diào)研 預(yù)測（定性和定量預(yù)測）可行性分 析編制設(shè)計任務(wù)書） 2、方案設(shè)計3、技術(shù)設(shè)計 4、工藝設(shè)計三、機械制造裝備設(shè)計的評價1 、技術(shù)經(jīng)濟評價2、可靠性評價（可靠性、維修性、

4、有效性、耐久性、安全性）平均壽命（ MTTF ） 平均無故障工作時間（ MTBF ） 平均修復(fù)時間（ MTTR ）3、 人機工程學(xué)評價4、結(jié)構(gòu)工藝性評價5、產(chǎn)品造型評價6、標(biāo)準(zhǔn)化評價第三章 金屬切削機床設(shè)計 一、機床設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求1 、工藝范圍（加工功能）5、精度6、噪聲2、柔性（空間和時間的柔性）3、與物流系統(tǒng)的可接近性4、剛度7、生產(chǎn)率（機床單位時間內(nèi)機床所能加工的工件數(shù)量）8、自動化9、成本10、生產(chǎn)周期11、可靠性12 、造型與色彩、機床設(shè)計步驟 確定結(jié)構(gòu)原理總體設(shè)計（運動功能、基本參數(shù)、傳動系統(tǒng)、總體結(jié)構(gòu)布局、控制系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝設(shè)計一機床整機綜合評價一定型設(shè)計三、精度1幾何

5、精度（機床 空載下在不運動或速度較低時 各主要部件的形狀、相互位置等的精度）2、 運動精度（機床 在空載下并以工作速度運動時執(zhí)行部件的幾何位置精度。高速回轉(zhuǎn)主軸的回轉(zhuǎn)精度）3、傳動精度（機床傳動系統(tǒng)各末端執(zhí)行鍵之間的運動協(xié)調(diào)性和均勻性）4、定位精度（機床的定位部件運動到達規(guī)定位置的精度）5、 重復(fù)定位精度6、工作精度7、精度保持性四、剛度機床受載時抵抗變形的能力分為：靜剛度和動剛度五、振動機床在交變載荷作用下抵抗變形的能力1、受迫振動2、自激振動（切削穩(wěn)定性）引起機床振動的原因有：1、機床剛度（構(gòu)建材料、截面形狀、尺寸等等）；2、機床的阻尼特性；3、機床的固有頻率（激振頻率應(yīng)遠離固有頻率）六、

6、熱變形機床工作時受到內(nèi)部熱源和外部熱源的影響，使機床的溫度高于環(huán)境溫度，稱為“溫升”。由于機床各部位的溫升不同，不同材料的熱膨脹系數(shù)也不同，機床各部位產(chǎn)生的熱膨脹量就不同，最后導(dǎo)致機床床 身、主軸、道家等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形，稱為：熱變形七、噪聲八、低速運動平穩(wěn)性（爬行）機床上有些運動部件，需要作低速或微笑的位移，當(dāng)運動部件低速運動時，主運動勻速運動，從動件往往出現(xiàn)明顯的速度不均勻的跳躍式運動，即時走時?；驎r快時慢的運動現(xiàn)象，這種在低速運動時產(chǎn)生的運動不平穩(wěn)性就是爬行。產(chǎn)生的原因主要是摩擦面上的摩擦系數(shù)隨速度增大而減小和傳動系統(tǒng)剛度不足。所以為了防止爬行，應(yīng)減小靜、動摩擦系數(shù)之差；提高傳動機構(gòu)的剛度

7、和降低運動件的質(zhì)量等。九、金屬切削機床總體設(shè)計3、機床的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計1、機床系列型普的制定；2、機床運動功能設(shè)置;4、機床主要參數(shù)的設(shè)計a、主參數(shù)和尺寸參數(shù)b、運動參數(shù)主運動為回轉(zhuǎn)運動的機床,主運動參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速d 工件或刀具直徑（mm)1000vndnmin1000Vmin主運動的速度范圍：d max變速范圍Rn:Rnnmax minnlOOOVmaxmaxminn （ r/min ）轉(zhuǎn)速與切削速度v的關(guān)系為:經(jīng)濟加工直徑 dmax=KD , dmin=Rddmax臥式車床 K=0.5 搖臂鉆床 K=1.0 通常Rd=0.2 0.25C、公比$的選用：0越小則相對轉(zhuǎn)速越小，但當(dāng)變速范圍一

8、定時變速級數(shù)將增多，變速箱的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。對于通用機床， 輔助和準(zhǔn)備結(jié)束時間長，機動時間在加工周期中占的比重不是很大。為了機床變速箱結(jié)構(gòu)不過于復(fù)雜，一 般取0 =1.26或1.41等較大的公比。對于大批量生產(chǎn)用的專用機床、專門化機床通常取$=1.12或1.26等較小的公比（因此類機床一般不變速），對于非自動化小型機床，選用0 =1.58 > 1.78或2等較大的公比，以簡化機床結(jié)構(gòu)。d、動力參數(shù) .機床主運動電動機的功率 p主=P切+P空+P輔P切=FzV/60000 P 空=Kd平均/955000（刀ni+Cn主）C=C1d主/d平均 P 輔=P切/機械功率- P切（ K=30 50 d

9、主. 電動機的額定功率. 進給電動機功率：為主軸前后軸頸的平均值 C1 為主軸軸承系數(shù)，兩支軸承為 2.5 ，三支軸承為 3。）- P額=P主/K K為電動機超載系數(shù)，連續(xù)工作 K=1，間斷工作機床 K=1.1 1.25P進=QV進/60000.進給機械效率 Q 為進給牽引力（P80）九、主傳動系設(shè)計1、主傳動系的要求：滿足機床使用性能要求，傳遞動力，工作性能、產(chǎn)品設(shè)計的要求，另外維修方便。2、主傳動分類：有級變速和無級變速，機械傳動、液壓傳動、電氣傳動，交流和直流電動機驅(qū)動。3、主傳動系傳動方式：集中傳動和分離傳動4、 分級變速主傳動系的設(shè)計（轉(zhuǎn)速圖、轉(zhuǎn)速的設(shè)計、例題）見書P84P935、無

10、級變速主傳動系的設(shè)計（變速電動機、機械無級變速裝置、液壓無級變速裝置）無級變速的范圍 Rf=Rn/Rd 例題計算題是重點，參見教材P103P108十、進給傳動系設(shè)計1 、進給傳動系由（動力源、變速機構(gòu)、換向機構(gòu)、運動分配機構(gòu)、過載保護機構(gòu)、運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)和執(zhí)行 機構(gòu)組成）2、進給傳動系的要求具有足夠的靜剛度和動剛度；快速響應(yīng)性；抗振性好；具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍；傳動精度和定位精度 高；結(jié)構(gòu)簡單，加工和裝配工藝性好，調(diào)整維修方便，操作靈活等。3、電氣伺服進給系統(tǒng)步進電動機步距角 a=360/PZK; P步進電機相數(shù)，Z步進電機轉(zhuǎn)子步數(shù)，K為通電方式，三相三拍 K=1, 三相六拍 K=2.開環(huán)降速比：

11、u= cL/360Q0步距角L 滾珠絲杠導(dǎo)程 Q脈沖當(dāng)量閉環(huán)降速比： u=ndmaxL/Vmax ndmax 驅(qū)動電機最大轉(zhuǎn)速 L 滾珠絲杠導(dǎo)程 Vmax 工作臺最大移動速度4、滾珠絲杠及其支撐 滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，通常由三種支撐方式：一端固定，一端自由（短絲杠 和數(shù)值絲杠） ，一端固定，一端簡支（較長的臥式） ，兩端固定（長絲杠和高速）. 絲杠的拉壓剛度：見教材 P118. 滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊：見教材 P119. 滾珠絲杠的預(yù)拉伸：見教材 P119十一、主軸部件設(shè)計（主軸、支撐軸承、傳動件、密封件、定位元件）1 、主軸部件滿足的要求旋轉(zhuǎn)精度 剛度 抗震性

12、溫升和熱變形 精度保持性2、主軸部件傳動方式齒輪傳動 帶傳動 電動機直接驅(qū)動3、主軸部件的結(jié)構(gòu)（1）主軸部件的支撐數(shù)目. 多數(shù)主軸采用前、后兩個支撐，有的采用三個支撐。（2）推力軸承位置配置形式前端配置 后端配置 兩端配置 中間配置（3）主軸傳動件位置的合理布置（4）主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定.主軸前軸頸直徑的選取 D后=（0.7 0.85 ） D前.主軸內(nèi)空直徑d的確定（查表）. 主軸前端玄伸量.主軸主要支撐間跨距的確定（ 5）主軸. 構(gòu)造，安裝刀具、夾具、傳動件的位置. 主軸材料和熱處理.主軸技術(shù)要求4、主軸滾動軸承角接觸球軸承、 雙列短圓柱滾子軸承、 圓錐滾子軸承、 推力軸承、 雙向推力角接

13、觸球軸承、 陶瓷滾動軸承、 磁浮軸承。主軸的配置形式：速度型、剛度型、速度剛度型。機床主軸的精度P2、P4、P5、P6、SP、UP5、主軸滑動軸承動壓軸承、液體靜壓軸承、氣體靜壓軸承 十二、支承件設(shè)計（床身、立柱、橫梁、底座等大件）1、支承件的要求 應(yīng)具有足夠的剛度和剛度質(zhì)量比；足夠好的動態(tài)特性；熱穩(wěn)定性好；排屑通常、吊運安全等。2、支承件結(jié)構(gòu)設(shè)計. 形狀：箱體類、板塊類、梁類. 截面形狀：支承件的空心截面、圓形截面、封閉截面的剛度和強度都要強于實心、方形、開環(huán)截面. 支承件筋板設(shè)計. 支承件合理選擇壁厚3、支承件的材料4、提高支承件結(jié)構(gòu)性的措施提高支承件的靜剛度和固有頻率；提高動態(tài)特性（改善

14、阻尼特性、采用新材料）；提高熱穩(wěn)定性（控制溫升、采用熱對稱結(jié)構(gòu)、采用熱補償裝置）十三、導(dǎo)軌設(shè)計（承受載荷和導(dǎo)向）1、導(dǎo)軌的分類：動導(dǎo)軌和靜導(dǎo)軌；開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌；滑動導(dǎo)軌（普通滑動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo) 軌）和滾動導(dǎo)軌。2、導(dǎo)軌的要求：導(dǎo)向精度；承載能力大，剛度好；精度保持性好；低速運動平穩(wěn)性；結(jié)構(gòu)簡單，工藝好。3、導(dǎo)軌截面形狀的選擇. 矩形導(dǎo)軌（鑲條調(diào)隙） . 三角形導(dǎo)軌（自動補償間隙） . 燕尾形導(dǎo)軌 . 圓柱形導(dǎo)軌4、導(dǎo)軌調(diào)隙：壓板、鑲條、導(dǎo)向調(diào)整板5、提高導(dǎo)軌精度、剛度和耐磨性的措施. 合理選擇導(dǎo)軌的材料和熱處理（鑄鐵導(dǎo)軌、鑲鋼導(dǎo)軌、有色金屬、塑料導(dǎo)軌）. 導(dǎo)軌的預(yù)緊 . 導(dǎo)軌的潤滑

15、與防護 . 導(dǎo)軌的磨損 十四、機床刀架和自動換刀裝置（P164 P196 ）十五、機床控制系統(tǒng)設(shè)計. 控制系統(tǒng)就是機床能自動進行攻堅的定位、夾緊和松開；控制切削液，排屑等輔助操作的裝置。. 要求：節(jié)省輔助時間；縮短加工時間；提高勞動生產(chǎn)率；提高機床使用率；改善加工質(zhì)量1、機床的時間控制2、機床的程序控制3、機床的數(shù)字控制 P200第四 工業(yè)機器人一、概述1、器人是用于 生產(chǎn)的機器人2、工業(yè)機器人由：操作機、驅(qū)動單元、控制裝置組成 3、工業(yè)機器人分類：關(guān)節(jié)型、球坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、直角坐標(biāo)機器人等二、工業(yè)機器人運動功能設(shè)計 工業(yè)機器人是通過各個關(guān)節(jié)的運動來實現(xiàn)其末端執(zhí)行器的位姿變化 要求的。第五章

16、機床夾具設(shè)計一、機床夾具的功能和要求. 機床夾具是使機床和工件之間連接位置，使工件相對于機床或道具獲得正確位置的裝置 1、功能：保證加工精度、提高生產(chǎn)率、擴大機床使用范圍、減輕工人來動強度，保證生產(chǎn)安全。2、要求：保證加工精度、總體方案與年生產(chǎn)綱領(lǐng)適應(yīng)、安全，方便，減輕勞動強度，排屑順暢，強度和 剛度，剛度和結(jié)構(gòu)工藝性。3、夾具類型通用夾具 專用夾具 可調(diào)夾具和成組夾具 組合夾具 隨行夾具4、夾具的組成定位元件 夾緊元件 導(dǎo)向及對刀元件 動力裝置 夾具體 其他元件及裝置5、工件定位原理完全定位：機件的 6 個自由度全部被限制，稱為完全定位，有時候需要限制的自由度少于 6 個，稱為不完 全定位。如果需要限制的自由度沒有完全被限制或某個自由度被兩個或兩個以上的約束重復(fù)限制，稱為非 正常情況，前者是欠定位后者是過定位。6、典型定位方式、定位元件和裝置. 平面定位：支承釘和支撐板、可調(diào)支承和自位支承、輔助支承. 孔定位：心軸定位、定位銷（長圓柱銷可限制4 個自由度，短圓柱銷只能限制斷面上兩個移動自由度）.